桥梁道路工程简介

1、学术(xush)研讨第一组关于道路(dol)，桥梁的研讨共七十九页汇报(hubo)内容本课程研讨专题首先引入了桥梁与道路学科的知识，技术，理论体系，结合桥梁与道路的发展历史，前景等，对桥梁道路的研究方向，内容(nirng)，特点等进行剖析，让我们对桥梁道路的认识有了较为深刻的理解。最后通过文献综述与典型的实体案例，对前面讨论的内容(nirng)进行总结与应用，达到了学以致用的目的。共七十九页演讲(ynjing)分工研究对象，学习方法等：李睿智；发展历史，科技进展等：柳富勇；研究方向，研究特点等：柴继乐；文献综述：王彤；典型(dinxng)案例：时爽，骆辉共七十九页桥梁(qioling)研究主要

2、对象桥跨结构(jigu)桥墩和桥台桥梁基础桥梁研究主要对象桥梁基础共七十九页研究(ynji)对象共七十九页桥跨结构(jigu)梁式桥：设计理论及施工(sh gng)技术上都发展得比较成熟，跨越能力小共七十九页拱式桥：外型美观，构造较简单(jindn)，有利于广泛采用，对地基要求高共七十九页 钢构桥：桥下净空大，桥下视野开阔(kiku)，基础造价较高共七十九页斜拉桥：梁体尺寸(ch cun)较小，使桥梁的跨越能力增大，计算复杂共七十九页 悬索桥：具有(jyu)很大的跨越能力，整体钢度小共七十九页 桥墩、桥台(qio ti)、基础统称为下部结构，主要研究它的受力特点，以保证承载力。共七十九页 道路

3、(dol)工程研究对象路基路面(lmin)的研究 公路规划、 勘测与设计研究共七十九页路面的研究(ynji)：设计，施工及质量控制，病害处理水泥(shun)路面沥青路面共七十九页路基(lj)研究重点研究对象分别有高速公路路基、软土地基、复合(fh)地基共七十九页规划、勘测(knc)与设计的研究规划：社会经济调查,资源环境调查,交通运输调查,基础设施调查,建设资金调查勘测：线路(xinl)测量和土壤、地质和地理勘测设计：横断面设计、纵断面设计和线形设计共七十九页公路(gngl)设计共七十九页研究(ynji)目的 研究桥梁与道路工程，是为了提高桥梁与道路使用过程中的安全性、舒适性，方便出行，以及提

4、高抵抗自然灾害的能力，使其能够更好的为人类服务； 设计出更大跨度，新型结构，轻质结构桥梁； 解决一些世界难题，例如(lr)如何增加跨度的同时又保证桥梁结构的稳定性共七十九页知识(zh shi)体系基础知识：理论力学，材料力学，土力学，工程力学，水力学，结构力学，弹性力学专业知识：桥梁(qioling)工程，路基路面工程，结构设计原理，公路隧道勘探设计，大跨度桥梁(qioling)结构计算理论 ，道路桥梁(qioling)施工 共七十九页技术(jsh)体系一般的，我们把从工程学或工艺学角度出发，与同一类自然规律及改造自然规律有关的相互联系(linx)的技术整体称为技术系统。技术系统是由技术要素组

5、成的，不同的技术要素和技术要素的不同组合可以形成不同的技术系统。共七十九页理论(lln)学习方法第一步在培养目标指引下，学习者接受教育，获得知识，技能和行为准则的过程。通过课堂老师教授学习理论方法。（1）明确自己的学习目标。（2）掌握基本概念及其定义、定律、定理；并了解他们的外延(wiyn)和背景。（3）弄清讲授的重点，特别注意本学科研究和解决问题的方法，以便运用基本概念解决问题。（4）理解本课程的体系以及本课程和已学课程间的关系。（5）注意教师讲课中阐述的个人见解，既要积极开动脑筋思考问题，又可以大胆怀疑并提出问题。（6）了解本学科发展趋势，以便于今后利用其他文献资料作进一步探讨。共七十九页

6、第二步学，仿效；习，鸟展翼频频起飞，故学习既要仿效，更须反复练习(linx)应用。通过反复练习加深对知识在理论层次上的的理解。（1）练习的目的。（2）练习的内容。（3）练习的时间。（4）练习的方法。（5）练习结果的处理。共七十九页第三步学习者在后天与环境接触中，获得经验和较持久(chji)行为变化的心理过程（心理活动的发生、发展过程）。以获得的经验和接触事物在大脑神经系统中的重新组织。现场实践，之前的理论学习和现场的实践相结合，理论的学习有助于加快实践的认知速度，实践的认知有助于理论知识形成网络。共七十九页文献文献，是记录、存贮、传递知识的载体，也是与某一学科有关的图书资料。利用、吸取前人或他

7、人的知识就需要阅读和研究文献。文献的形式有3大类：图书（包括教科书、专著、论文集、国家标准、技术规范、技术规程、工具书等）报刊（包括报纸(bozh)、期刊、杂志等）非报刊文献（包括学术会议论文、科技报告、政府出版物、技术档案 等）查阅参考文献的基本途径一是检索，二是记读书笔记。查阅(chyu)文献共七十九页桥梁(qioling)发展历程1928 年，法国 Freyssinet 工程师首先(shuxin)发明预应力钢筋混凝土。这种材料克服了钢筋混凝土易产生裂纹的缺点，改进了桥梁的施工方法，有效提高了桥梁的跨度。50年代，林同炎创造了“预应力学说”理论体系。预应力理论的完善使预应力钢筋混凝土桥梁得

8、到了飞速发展。共七十九页60年代斜拉桥发展的第一个高峰期。期间，斜拉桥两个主要技术创新：一、从稀索体系发展到密索体系，更方便拼装；二、桥面从钢桥面变到预应力混凝土桥面，以及两种材料的结合，提高了桥面的性能。英国于1966年建成的 Severn 桥采用流线型扁箱桥面，用钢筋混凝土桥塔替代钢塔，诞生了新一代英国式悬索桥，并成为以后悬索桥结构形式(xngsh)的主流。这种流线型扁平钢箱桥面具有很好的气动性能，而且自重轻，节省造价，便于施工安装。共七十九页70年代，产生了采用预应力混凝土桥塔和桥面的 P.C.斜拉桥。在施工技术上，顶推法施工工艺获得成功。所有工作都在桥头工厂中完成，在运输和安装条件比较

9、困难的山谷地区是一种(y zhn)经济合理的施工方法。共七十九页80 年代，体外预应力索得到了快速发展。日本采用完全工厂生产的聚乙烯防腐索套解决水泥收缩和货载作用发生断裂而使防腐失效的问题，为推动斜拉桥的发展做出了贡献。中国在 80年代正直(zhngzh)改革开放初期，这段时间，中国桥梁应该是一种跟踪性的发展和提高。共七十九页90年代，世界桥梁修建速度越来越快，跨度记录不断刷新。在建设大型桥梁的过程中，一些新材料、新工艺不断涌现。新技术(jsh)的发展为 21 世纪桥梁的继续发展奠定了坚实的基础。共七十九页悬索桥的发展具有几个重要里程碑: 1)弹性理论的建立与布鲁克林大桥的建成。 2)挠度理论

10、的建立。 3)塔科马海峡大桥风毁事件,桥梁风工程学科的建立。 4)SevernBridge的建成,流线型扁平钢箱梁和正交异性(yxng)钢桥面板的广泛应用。 5)有限元技术的发展,大跨度悬索桥有限位移理论的建立。 6)风工程学科的逐渐发展成熟,数值风洞技术的初步应用。共七十九页桥梁发展成就(chngji)及应用举例斜拉桥的发展成就：二战以后,欧洲的战后重建工作极大地促进了斜拉桥的发展,不到半个世纪就将斜拉桥普及到世界各地,修建了许多著名的斜拉桥,如瑞典的斯特伦松德桥(主跨182.6,m,世界第一座现代化钢结构斜拉桥)、美国P一K桥(主跨299m,世界第一座密索体系预应力混凝土斜拉桥)、加拿大安

11、那西斯桥(主跨465m,世界上第一座典型的组合梁斜拉桥)、日本多多罗桥(主跨89om)和希腊雷奥一安迪里奥桥(世界上最大的四塔斜拉桥)。江苏苏通长江大桥(主跨1088m),将在相当长的时间(shjin)内保持世界第一记录。共七十九页日本(r bn)多多罗桥共七十九页苏通长江大桥共七十九页桥梁发展成就及应用(yngyng)举例悬索桥的发展成就：上世纪30年代,美国掀起修建悬索桥高潮,相继建成美国乔治华盛顿桥(主跨1067m)和旧金山金门大桥(主跨128Om)。经受1995年神户大地震考验、跨度达1991m的日本明石海峡大桥,将悬索桥建造技术进一步推向高潮。我国的江阴长江大桥（主跨1385m，我国

12、第一座跨径超越千米的特大型钢箱梁悬索桥，建成时在已建桥梁中位列中国(zhn u)第一、世界第四）。江苏润扬大桥其南汊桥为主跨1490m的悬索桥,居世界第三位,将我国悬索桥的建设水平进一步推向世界前列。共七十九页旧金山金门大桥(jn mn d qio)共七十九页日本明石(mn sh)海峡大桥共七十九页江阴(jin yn)大桥共七十九页21世纪(shj)桥梁的发展趋势1）随着陆地道路的完善,把目光投向海峡、海湾,以及岛屿间连线工程(gngchng)的修建,提出超长大桥梁建设的规划方案。2）大跨度桥梁将向更长、更大、更柔的方向发展。与此相适应,大跨度桥梁加劲梁截面将做成适应气动要求的各种流线型,以增

13、大特大跨度桥梁的刚度,确保结构的安全和稳定性;以斜缆为主的空间网状重体系将会逐步应用;采用悬索加斜拉的混合体系将得到推广。3）智能化在桥梁工程中广泛应用。4) 为适应跨度发展需要,将采用大型深水基础工程。5）研究具有高强、高弹模、轻质的特点的新材料专门用于超长大跨度桥梁的建设。6）21世纪的桥梁结构必将更加重视建筑艺术造型,重视桥梁美学和景观设计,重视环境保护,达到人文景观同环境景观的完美结合。 共七十九页技术(jsh)发展的前沿问题超长大桥梁的抗灾害能力问题轻质、高强新材料的开发(kif)问题桥梁结构的耐久性问题超长大跨度桥梁设计理论问题超长大跨度桥梁施工技术问题既有超长大跨度桥梁结构的诊断

14、与加固技术问题共七十九页文献(wnxin)综述共七十九页第一章 简介(jin ji) 改革开放以来，中国道路桥梁建设事业迅猛发展，随着经济的发展、综合国力增强，我国的建筑材料、设备、建筑技术都有了较快发展。特别是电子计算技术的广泛应用，为广大工程技术人员提供了方便、快捷的计算分析手段。我国整体道路桥梁视野(shy)取得迅猛持久发展，并将在很长一段时间内保持健康、快速、稳定进步。共七十九页 我国高速公路(o s n l)发展迅速，并且随着城镇化水平的显著提高，对市政公路需求也日益增长。高等级公路里程被誉为一个国家走向现代化的标志，也是现代交通业发展的必经之路，因此我国在高速公路(o s n l)

15、的建设上投入了巨大的人力物力，创造了人类交通建设史上的一个个奇迹。我国公路从建国初的几万公里到2015年将达到450万公里，高速公路从1984年兴建到1988年底通车的第一条沪嘉高速公路开始到目前拥有总里程10.8万公里。第一章 简介(jin ji)共七十九页 二十多年来，中国公路建设蓬勃发展。截至2013年底，我国公路及桥梁(qioling)隧道建设规模如下表所示：第一章 简介(jin ji)总里程同比增长公路450万公里 3.67%等级公路 353.54万公里 11.06%高速公路 10.44万公里 8.52%隧道512.26万米23.05%7384座16.86%桥梁3977.80万米 8

16、.10%73.53万座4.92%共七十九页隧道同比公路(gngl)同比桥梁同比 第一章 简介(jin ji)公路，向大山延伸环保，正深入人心用地，将更加节约表明:共七十九页 建国至今,我国桥梁技术迅猛发展,特别是跨度方面,已经成功的位居世界先进水平。其中我国重庆石板坡长江大桥(主跨330m)为世界最大的预应力混凝土梁桥,虎门辅航道桥(主跨270m)和黄石长江大桥(主跨245m)也名列前101;世界最大混泥土桥为我国万县长江大桥(主跨420m),江界河大桥(主跨330m)和缁江大桥(主跨312m)分居第3、4。同时(tngsh),世界最大斜拉桥为我国苏通长江大桥(主跨1088m),其后9名中我国

17、桥梁就占据6个席位2。世界10大悬索桥,我国也占据2个名次。我国桥梁建设基本(jbn)情况共七十九页我国桥梁建设(jinsh)基本情况润扬大桥(d qio)朝天门大桥苏通大桥杭州湾跨海大桥共七十九页 中国公路建设的现状与发展中国公路建设经历了两次飞跃:第1次飞跃的动力来自于改革开放,在“六五”“八五”期间累计完成(wn chng)交通固定资产投资3999亿元,相当于31年间前5个五年计划完成额的10倍;第2次飞跃的动力来自于我国应对亚洲金融危机所采取的“拉动内需”的经济政策。1998年至今,每年公路建设完成投资连续突破2000亿元。我国道路建设基本(jbn)情况共七十九页 1992年，铁道部完

18、成了“京沪高速铁路线路方案构想报告”，中国正式提出兴建高速铁路；1997到2007年间，中国铁路完成了六次铁路大提速，铁路高速化的概念进入中国；2004年中长期铁路网规划发布后，中国开始进入高速铁路的大规模建设时期，即“高铁大跃进”。相比于日本法国，我国的高铁建设正处于蓬勃(pngb)的发展时期，将会对社会经济的发展带来巨大变革。我国道路建设(jinsh)基本情况共七十九页我国道路建设(jinsh)基本情况沈海线漳诏高速公路(o s n l)京沪高铁共七十九页 “八五”“九五”期间(qjin)是我国公路隧道建设迅速发展的时期。经过这十年的建设，公路隧道的勘察、设计、施工和营运等一系列技术日益成

19、熟。“九五”期间(qjin)新建隧道504座，27.8万延米。还建成了多座特长或宽体扁坦隧道，如中梁山隧道(3100m2)、缙云山隧道(2450m2)、大溪岭隧道(4116m2)、二郎山隧道(4200m2)、飞鸾岭隧道、真武山隧道等。据不完全资料统计，我国已建成公路隧道1208座，总里程362km。我国公路(gngl)隧道建设基本情况共七十九页我国公路隧道建设基本(jbn)情况3车道(chdo)隧道（深圳大梅沙）连拱隧道(南峰)小净距隧道（福建联南）双洞8车道隧道（深圳雅宝）3车道隧道（深圳大梅沙）共七十九页高速公路总量不足与有余的争论不休高速公路与国道间存在利益关系高速公路地区间发展不均衡高

20、速公路的建设没有达到规模效益收费站点设置过多断头路较多，公路和收费均未实现联网(lin wn)融资渠道单一，债务问题突出建成后问题多，防范交通事故任重道远我国道路建设基本(jbn)问题共七十九页国家“十二五”规划明确指出，要构建(u jin)综合交通运输体系，完善区际交通网络，建设城际快速网络，提高运输服务水平。 国家势必加大公路建设投入，以逐步实现我国交通运输现代化的总体战略目标 国际高速公路网的发展成为高速发展的大趋势，高速信息化将逐步实现，卫星监测及控制系统将得到广泛应用 我国道路(dol)发展前景共七十九页典型(dinxng)案例分析 道路共七十九页复合式路面(lmin)早期车辙现象广

21、东省省道清龙线连接线的洲边至三水二桥南引道段 (K0+000K1+820) , 东接清龙线白坭段， 西接三水二桥南引道， 全长约 1.8KM。该路段旧路为双向四车道一级公路， 车道宽度3.75M， 外侧硬路肩宽度为 2.0M , 两侧路缘带宽度均为 0.5M， 中央(zhngyng)分隔带宽度为3.5M。该路段旧路于1999年建成通车， 其路面结构如下：1）行车道路面结构： 压实土基+25cm石渣垫层+15cm,6%水泥稳定石粉基层+24cm水泥路面；2)硬路肩路面结构： 压实土基+15cm 3%水泥稳定石粉基层+2cm沥青表处。共七十九页新建路面(lmin)概况中修整治后的主路路面结构为一典

22、型(dinxng)的复合式路面,其结构几何尺寸和材料参数详见表1.就新建路面概况问题具体分析三个方面：1）路面结构2）施工概况3）现场调查共七十九页沥青(lqng)面层结构厚度分析表2给出的是有关交通调查结果,机动车交通量 超 过 35630辆/d。 其 中 ,卡 车 交 通 量 (中 型 及 其 以 上 货 车 ,包 括 拖 拉 机 )为 18350辆/d, 约 占 总 交 通 量 的 52%。而大型货车和拖挂、牵引车交通量为13510辆/d,约占卡车交通量的74%。另外,中型以上卡车交 通 量 超 过 10 000 辆/d,处 于 特 重 交 通 等 级 交 通 量 。考虑到佛山车辆超重现

23、象,该路段路面结构按特重交通设计是合理(hl)的。根据有关沥青路面设计规范的规定,其设计车道的累计标准轴载 BZZ-100kN 作用次数不低于25000万次,相 当于美国路面设计累计标准单轴轴载80kN作用次数61 000万次。 共七十九页国外相关设计(shj)方法比较1）美国(mi u)伊利诺伊州复合式路面设计方法2）英国复合式路面设计方法共七十九页设计方法结果(ji gu)数据表3给出的是该路面(lmin)现行设计厚度和采用其他 设计方法的计算厚度,设计时路基回弹模量采用旧路 面 综 合 回 弹 模 量 135 MPa。 可以看出,同国外设计方法相比,该路段现行设计的沥青加铺层厚度偏薄。众

24、所周知,复合式路面的主要损坏是反射裂缝。在英国 的设计方法中,实际上要求沥青面层的最小厚度为10 cm。有关文献也指出,当沥青加铺层厚度大于10cm 时,可以有效减少反射裂缝的发生。共七十九页面层矿料级配和混合(hnh)料性能分析1）矿料级配根据有关(yugun)沥青混合料材料试验结果图1给出了上 面 层 AC - 10C 和 下 面层AC - 13C 沥青混合料矿料级配曲线。另外,图1还给出了有关的级配控制点、 关键性筛孔通过率(PCS%)、限制区和最大密度线 (M D L )。共七十九页表4还给出了上述3参数的推荐值。首先,上下面层混合料的粗集料比CA均小于推荐范围,因此容易造成施工过程中

25、混合料离析,不利于压实,尤其是粗级配混合料。其次,两混合料的细集料比FA,大多超过推荐范围,说明其自然砂或细砂(x sh)含量过多,易于造成混合料不 稳定而出现车辙。面层(min cn)矿料级配和混合料性能分析共七十九页面层矿料级配和混合(hnh)料性能分析表5给出的是,上、下面层沥青混合料体积性能和马歇尔室内试验结果及其中国的有关标准。根据表中的有关数据,可以得出以下几点:上面层沥青混合料AC-10C的现场空隙率远大于标准值。通常情况 下,过大的现场空隙率说明施工压实不足,从而容易导致在交通压实作用下的过大车辙,这在交叉口处尤其 要 引 起 重 视;上 面 层 沥 青 混 合 料 A C -

26、 1 0 C 的 饱 和 度远小于标准值,这实际上是现场空隙率过大的结果。 由于沥青混合料的空隙率、矿料间隙率、饱和度和沥青 用量相互交替(jiot)影响,混合料饱和度对于防止车辙有一 定的作用,尤其是对于重交通沥青路面;下面层沥 青混合料 AC-13C的现场空隙率稍低于标准值。一 般来说,在允许范围内沥青混合料空隙率小时,应该有 利于提高抗车辙性能。但因混合料设计不当而造成较 小 的 空 隙 率 时 ,则 将 降 低 抗 车 辙 性 ;上 、下 面 层 混 合 料的马歇尔稳定度和流值均满足标准,这进一步说明 马歇尔试验无法可靠地预测车辙性能。美国在采用基 于体积性能的沥青混合料 Superp

27、ave设计方法之后, 路面车辙性能已大大改善。共七十九页上、下面沥青混合料车辙(chzh)试验 图2给出的是上、下面层沥青混合料的 室内车辙试验结果。对于下面层AC-13C来说,其 车 辙 发 展 基 本 平 缓 ,其 稳 定 度 D S 超 过 7 800 次 / mm。 但 对 于 上 面 层 AC-10C 来 说 ,虽 然 采 用 改 性 沥 青 ,其 车 辙 曲 线 在 45 min 时 出 现 拐 点 ,使 得 车 辙 深 度 迅 速 发 展,稳定度 DS 仅为2 740次/mm,刚刚满足中国标准 对夏季炎热区的要求。考虑到该路段(l dun)所处地区夏季炎 热,且卡车交通量比率大、

28、大型卡车数量多,特别是交叉口处车辆停车和起动频繁,这对面层沥青混合料的 稳定性要求更高。共七十九页上、下面沥青混合料车辙(chzh)试验 1)车辙的出现将对行车安全产生严重的不良影响,主要反映在以下几个方面:1)车辙通常伴随着路 表摩擦系数或抗滑能力下降,从而影响车辆的制动距 离,尤其是在雨季和交叉口处;2)车辙通常发生在两 侧轮迹内,雨天出现积水使车轮发生水滑的可能性大 大增加;3)由于车辙内积水,使得车辆变换车道安全 性 下 降 ;4 ) 车 轮 通 过 积 水 的 车 辙 时 , 易 于 产 生 溅 水 , 从 而影响后面(hu mian)车辆的能见度。另外,若是在冬季可能出 现冰冻的地

29、区,车辙内还易于结冰。在城市道路上,以 上不利影响还将对两侧行人的安全,带来不同程度的 威胁。(2)车辙的出现将影响路面平整度,从而降低行 车舒适度,而且增加车辆油耗、轮胎磨损和废气排放, 使得用户寿命周期费用增加,路面服务水平下降。(3)车辙尤其是早期车辙的出现,将严重影响有关部门的公众形象,造成不良的社会影响。例如,来往 车辆产生的溅水可能影响行人行走。(4)早期车辙的出现将影响路面养护维修计划, 特别是路面车辙损坏的修复工程量大,造成路面养护 维修成本增加。因此,对于路面车辙的产生,决不能掉 以轻心,应及时地采取适当的措施加以处理。共七十九页结论(jiln)和建议通过对广东省道清龙线连接

30、线有关路段早期车辙的现场调查， 结合室内试验和计算比较， 分析了采用RCC基层的复合式路面早期车辙现象， 得到主要结论如下：1)同国外有关设计方法相比， 按中国现行设计方法所得到的采用RCC基层的复合式路面沥青加铺层厚度偏薄。实际上， 采用 RCC基层的复合式路面，其结构特性既不同于水泥路面， 也不同于沥青路面。笔者建议， 有必要根据这一路面形式的特点， 提出相应的设计方法， 并确保重交通的沥青加铺层厚度不小于10CM。2)数据分析表明： 上下面层混合料的粗集料比CA均小于推荐范围， 容易造成施工过程中混合料离析， 尤其是粗级配混合料。另外， 两混合料的细集料比FA， 大多超过推荐范围， 说明其自然砂或细砂含量过多， 易于(yy)造成混合料不稳定而出现车辙。贝雷参数如粗集料比CA和细集料比FA等， 与混合料的体积性能(如密度、 空隙率及其矿料间隙)关系密切， 将有利于提高车辙性能。因此， 笔者建议应在沥青混合料设计时， 增加粗集料比CA和细集料FA的要求。3)现场取样的试验结果表明： 上面层沥青混合料 AC-10C的现场空隙率远大于标准值， 这说明施工时压实可能不足， 从而容易导致在交通压实作用下的过大车辙， 这在交叉口处尤其要引起重视。4)室内车辙试验结果表明： 上面层沥青混合料AC